摘要
水稻是世界最重要的的粮食作物之一。植株的半矮化等优良性状对于快速增加粮食产量、满足人类粮食需求具有重要意义。但水稻矮化的同时，对氮肥的利用率也随之降低。然而植物根系的发育与植株对营养元素的吸收利用之间密不可分，如何在根部发育对氮素利用和水稻株系矮化方面进行平衡，成为当前研究者关注的热点之一。 miRNA作为一类重要的小分子非编码RNA，对生物体内基因表达具有重要的调控作用，可参与多种生命活动的调节。miR444作为miRNA家族中的重要一员,也具有着不可或缺的作用，miR444在根系生长、抗病毒防御等方面发挥调节作用，但关于miR444研究报道较少，目前多集中在MIR444a和MIR444b方面。因此在本论文中，我们使用CRISPR/Cas9系统编辑水稻愈伤组织，通过遗传转化获得了miR444家族系列敲除突变体（mir444a-3p、mir444a-5p、mir444d、mir444e、mir444f）。 我们将mir444f突变体选定为遗传材料进行随后的研究分析，分别通过3天、7天、15天的根部观察，我们发现mir444f突变体在根部表型方面主要出现侧根变短、主根发育迟缓，中柱鞘细胞数量减少等表型，而对其分子调控机制方面探究，我们首先使用生信分析预测了MIR444f对下游靶基因MADS27、MADS57的表达调控，通过本氏烟草瞬转的方式验证了MIR444f对MADS27、MADS57的调控关系，q-PCR实验验证了mir444f突变体叶片中MADS27、MADS57的表达量，并找到MADS27的下游靶蛋白SLR1，而SLR1作为水稻中的唯一DELLA蛋白，与赤霉素信号传导途径密不可分，因此我们对mir444f突变体中的赤霉素信号传导途径进行了测定，对有关蛋白使用Wseternblot定量分析，突变体叶片中的赤霉素含量使用质谱检测分析，发现突变体中叶片赤霉素含量下降，而SLR1蛋白表达量出现上升，研究揭示了MIR444f通过调控转录因子MADS27、MADS57表达，进而影响赤霉素信号传导过程的机制。在本课题中我们发现了miR444f影响赤霉素调控根部发育途径，为进一步了解水稻根部发育机制提供一个新思路。 本论文主要创新点在于：通过分子、遗传、细胞、代谢等多个不同角度去揭示miR444f通过赤霉素调控水稻植株根系的发育，并找到了MIR444f的下游靶基因MADS27、MADS57，尝试解释miR444f在水稻体内的信号传导通路。同时对mir444f敲除突变体对氮素利用和盐生抗逆情况也进行了探讨，希望本课题能够为水稻育种工作者在后期的分子育种设计中提供理论支持和帮助。
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